什么是JPEG图片？
JPEG（Joint Photographic Experts Group）是一种广泛使用的有损压缩图像格式。简单来说，它是一种通过丢弃图片中部分信息来大幅减小文件体积的方法，尤其适用于存储和传输包含丰富色彩和复杂细节的连续色调图像，例如数码照片。
与一些无损格式（如PNG、GIF）不同，JPEG在压缩过程中会永久性地移除一些肉眼可能不太容易察觉的图像数据。正是这种“有损”特性，使得JPEG能够在保证视觉效果尚可的情况下， achieve显著的文件大小缩减。
JPEG文件通常使用.jpg或.jpeg作为文件扩展名。
为什么要使用JPEG格式？
JPEG格式之所以如此流行，主要原因在于其在特定应用场景下的优势：
- 高效的压缩比：对于包含大量颜色、渐变和复杂纹理的摄影图像，JPEG能实现非常高的压缩率。这意味着用JPEG保存的照片文件体积远小于使用无损格式保存的同等分辨率照片，从而节省存储空间并加快网络传输速度。
- 适用于照片：JPEG的压缩算法被优化用于处理连续色调的像素数据，这与照片的特性非常契合。它能有效地处理图像中的平滑变化和细节，而不会产生明显的分块或条带。
- 广泛兼容性：几乎所有的操作系统、图像查看软件、网页浏览器、数码相机、智能手机和其他数字设备都原生支持JPEG格式。这使得JPEG成为分享和发布照片的通用标准。
- 可调整的质量设置：保存为JPEG时，通常可以调整压缩质量（通常用百分比或等级表示）。这允许用户根据需求权衡文件大小和图像质量，以达到最佳平衡。
然而，需要注意的是，JPEG并非适用于所有类型的图像。对于包含锐利边缘、文字、线条图或大面积纯色的图像，JPEG的有损压缩可能会导致明显的伪影（artifacts），使得图像边缘模糊、文字难以辨认或纯色区域出现不均匀的斑块。此外，JPEG也不支持透明背景。
JPEG图片在哪里被广泛使用？
JPEG图片几乎无处不在，尤其是在涉及数码照片的领域：
- 数码相机和智能手机：大多数数码相机和智能手机默认将拍摄的照片保存为JPEG格式，因为它能在存储卡上存放更多照片。
- 互联网和网页：网站开发者广泛使用JPEG来展示照片和复杂的图像，以减小页面加载时间。图片分享网站、社交媒体平台也主要使用JPEG格式。
- 电子邮件：发送包含照片的邮件时，通常将照片保存为JPEG以减小附件大小，方便传输。
- 个人照片库：人们在电脑或云存储服务中存储个人照片时，JPEG是主流选择。
- 数字媒体：电子书、演示文稿等数字媒体中包含的照片通常也是JPEG格式。
JPEG图片的大小（文件体积）是多少？如何确定？
一张JPEG图片的文件大小并没有固定值，它取决于多个因素：
- 图像尺寸（分辨率）：像素越多（例如，一张3000×2000像素的图片比一张800×600像素的图片包含的信息更多），文件通常越大。
- 图像内容复杂度：包含大量细节、随机纹理或丰富色彩的图像通常比包含大面积平坦区域或简单图案的图像更难压缩，因此在同等质量设置下，文件可能会更大。
- 压缩质量设置：这是影响JPEG文件大小最重要的因素之一。保存JPEG时选择的质量越高（通常设置范围在0到100或0到12），丢弃的信息越少，文件越大，图像质量越接近原始图像。选择的质量越低，丢弃的信息越多，文件越小，但图像质量下降越明显，伪影越严重。
- 原始图像格式：如果原始图像是从无损格式（如TIFF、PNG）转换而来，其包含的所有信息都会被用来创建JPEG，文件大小会根据上述因素确定。如果原始图像已经是JPEG，那么它的前一次压缩质量也会间接影响最终的大小（尽管每次重新保存都会重新压缩）。
- 色彩空间：使用的色彩空间（如sRGB, Adobe RGB）也可能对文件大小有微小影响，但通常不如前三个因素显著。
- 保存时的优化选项：一些图像编辑软件在保存JPEG时会提供额外的优化选项（如“渐进式JPEG”、“优化编码”），这些选项可以在不改变图像质量的前提下，略微减小文件大小或改善网络加载体验。
总的来说，JPEG的文件大小是一个平衡质量与体积的选择。通过调整保存时的质量滑块，可以直接控制文件体积。
如何创建或将其他格式图片保存为JPEG？
将图像保存或转换为JPEG格式是一个非常标准的操作，几乎所有的图像处理软件都支持：
- 打开图像：使用你偏好的图像编辑或查看软件打开你想要保存或转换的图片。
- 选择保存/导出功能：在软件菜单中找到“文件”（File）选项。通常会看到“另存为”（Save As）、“导出”（Export）或“存储为Web所用格式”（Save for Web）等选项。选择其中一个功能。
- 选择文件格式：在弹出的对话框中，找到“文件类型”（File Type）或“格式”（Format）的下拉菜单或列表，选择“JPEG”（或.jpg, .jpeg）。
- 调整质量设置：选中JPEG格式后，通常会出现一个滑动条或数字输入框，用于调整“质量”（Quality）设置。你可以根据你的需求来设置，例如，对于网络使用，可能选择70-80%的质量即可；对于打印或高保真存储，可能选择90-100%的质量。软件通常会显示一个预估的文件大小或提供预览功能，让你看到不同质量设置下的效果和文件大小。
- 选择保存位置和文件名：确定你想要保存文件的文件夹位置，并输入一个文件名。
- 点击保存：确认所有设置后，点击“保存”或“确定”按钮。
需要注意的是，如果原始图像是透明的（例如PNG格式），保存为JPEG时透明信息会丢失，透明区域通常会变成白色或其他背景颜色。
JPEG有损压缩是怎么回事？为什么会损失信息？
JPEG的有损压缩是一个复杂的过程，但核心思想是利用人类视觉系统对不同类型信息感知能力的不同：
- 色彩空间转换：图像首先从RGB（红绿蓝）色彩空间转换到Y’CbCr色彩空间。Y’代表亮度（luminance），Cb和Cr代表色度（chrominance），即颜色信息。人类视觉系统对亮度变化比对颜色变化更敏感。
- 色度下采样（Chroma Subsampling）：这是第一次潜在的信息损失。由于人类对颜色细节不如对亮度细节敏感，JPEG可以选择减少存储的颜色信息量。例如，对于每4个亮度像素，可能只存储1个或2个对应的颜色像素信息。这是有损的，因为它减少了颜色分辨率。常见的下采样模式有4:4:4（无下采样）、4:2:2和4:2:0（损失最多颜色信息）。
- 分块：图像的每个颜色通道（亮度Y’，蓝色色度Cb，红色色度Cr）被分割成小的8×8像素的块。
- 离散余弦变换（DCT）：对每个8×8像素块进行DCT运算。这个数学变换将像素值表示的空间域信息转换到频率域，表示成不同频率成分的叠加。低频成分代表图像的平滑变化和总体结构，高频成分代表细节和纹理。
- 量化（Quantization）：这是主要的有损步骤。DCT变换后得到的频率系数会被除以一个量化矩阵中的对应值，然后取整。量化矩阵中的值越大，量化后的系数绝对值越小，取整时舍弃的信息就越多。高频成分（代表细节）的系数通常会被更大的量化值除以，这意味着高频信息更容易被舍弃或大幅简化。这就是损失发生的地方，且是不可逆的。保存时的“质量”设置直接影响到这个量化矩阵的值。
- 编码：量化后的系数（其中很多可能是零）会被进一步压缩，通常使用熵编码（如霍夫曼编码或算术编码），这是一个无损的压缩步骤，用来减小数据的体积。
由于量化步骤永久性地丢弃了高频信息，每次保存为JPEG都会进行新的量化，导致图像细节丢失，并引入块状伪影，尤其是在高压缩率下。
JPEG图片反复编辑和保存会怎样？
由于JPEG是有损格式，每次编辑并重新保存为JPEG时，都会对图像应用新一轮的压缩和量化过程。这意味着：
图像质量会逐渐下降。这种现象被称为“代际损失”（generation loss）。
想象一下，你有一份文件，每次复印都会丢失一些细微的笔迹。JPEG的重复保存就像是不断地“复印”被压缩过的图像：
- 第一次保存：丢弃一部分原始信息。
- 第二次编辑并保存：对第一次保存后已经损失了一部分信息的图像再次进行压缩，丢弃更多信息，包括第一次压缩可能导致的一些微小错误也会被当作“信息”来处理并可能被进一步劣化。
- 重复多次：图像会变得越来越模糊，细节丢失，伪影（特别是块状效应和色彩失真）会越来越明显。
因此，对于需要多次编辑的图像，最佳做法是在编辑过程中使用无损格式（如PSD、TIFF、PNG或软件的原生格式）进行保存，只在最终版本需要分享、发布或存储时，才将其另存为JPEG格式。
放大一张JPEG图片会发生什么？为什么会变模糊？
放大（upscale）一张JPEG或任何其他基于像素的位图图像时，软件需要“发明”或猜测介于原始像素之间的新像素的颜色值。JPEG图片本身并不包含如何重绘图像的矢量信息（像SVG格式那样），它只记录了每个像素的颜色。
当放大一张图片时，软件会使用插值算法（如双线性插值、双三次插值等）来估计新增像素的颜色。这些算法会分析周围像素的颜色，并计算出一个中间值。
对于JPEG图片来说，放大效果通常不理想，甚至会变得很糟糕，原因在于：
- 缺乏原始细节：由于JPEG本身就是有损的，它在保存时已经丢弃了高频细节。放大并不能恢复这些丢失的信息，软件只能基于现有的、已被简化的像素信息进行猜测。
- 放大伪影：JPEG压缩引入的伪影（如块状、模糊边缘）在放大后会变得更加显眼和夸张。原本不明显的块状结构可能会变成清晰可见的大方块。
- 插值算法的局限性：插值算法只能平滑地过渡颜色，它无法创造出真实的细节。因此，放大的图像通常会显得模糊、缺乏锐利度。
简单来说，放大JPEG图片就像是试图将一张低分辨率的照片洗印成大幅海报——信息不足，只能靠模糊和猜测来填充，结果自然是模糊且细节缺失。如果需要大尺寸图像，最好从一开始就使用高分辨率的原始文件。